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英威腾伺服DA200电子凸轮功能在单伺服前缘送纸机上的应用
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1.前缘送纸机简介

  前缘送纸机作为一个独立机型存在,可以直接装在各种印刷机、圆压圆等机器上,其中应用在印刷机上居多,本案例主要介绍前缘送纸机在印刷开槽送纸机上应用,前缘送纸是比较高档的送纸方式,它适于大规模的生产,适用于纸板较薄的印刷开槽,这种高档的送纸方式正在一些大型企业适用。




* 设备结构示意图

送纸机三个重要的部分:
 1. 磨擦胶轮 (该机型采用半轮,伺服机过同步带连接传动,减速比1:2)
 2. 格框架  (又称托纸架,该机型固定位置不变,与纸张间在吸风系统作用下形成真空,更易于控制纸张)
 3. 真空吸风系统(前缘送纸采用真空吸附方式,有利于纸板的输送,真空前缘吸附进料更易控制纸板,能够减少进料纸板的破损和印刷损坏,并提高生产效率)




* 工艺简介

前缘送纸机为瓦楞纸制造厂商所热爱, 是将一叠瓦楞纸板中把底部的纸板输送到印刷部,同时与其他的印刷部一起配合。操作流程:首先将纸张平整的放到格框架上,并根据纸张宽度实时调整后支架,启动真空吸风系统,按下主机加速按钮,待主机运行平稳,在触摸屏选择连续送纸还是隔张送纸,按下送纸按钮,送纸机进行连续或者隔张送纸。




2.包装机械行业市场简介


  上个世纪70年代前,我国纸箱生产设备都是单机手工操作,生产效率很低,80年代,部分纸箱企业开始引进日本先进设备、瓦楞纸板生产线、水性印刷开槽机、圆压圆模切机等,国内纸箱机械企业开始模仿引进设备。因从国外引进设备价格昂贵,国内纸箱企业大多数无法接受,这为国内机械设备企业打开了销路,形成目前较为先进的纸箱机械设备。但是,根据目前纸箱生产的发展,对纸箱机械设备的要求也越来越高。这就为纸箱机械企业进一步开发高速、高档、高效、高科技纸箱机械设备指明了方向。


  在国内伺服市场中,厂商主要分为四大派系:欧美系、日系、台系和大陆品牌。欧美厂商以博世力士乐、路斯特、西门子、丹纳赫、施耐德、罗克韦尔自动化等为代表,品牌总的市场占有率大约在35%左右。日系以安川、松下、三菱为代表,占据约22%的市场份额;以东元和台达为代表的台系伺服在大陆市场的推广也如火如荼,其技术水准和价格水平居于进口中端产品和国产品牌之间,市场占有率从几年前的微不足道提高到大约10%;大陆品牌主要有汇川、埃斯顿、和利时电机、华中数控、雷赛、东菱等,占据约33%。


  目前国际品牌伺服产品在我国包装行业应用居多,几乎占据大半的市场,国产厂商相对薄弱。虽国产厂商近年来发展迅速,但应进一步调整发展战略,抓住包装机械发展机遇,迎接将来大发展。


3.应用方案介绍


* 传统应用方案


  对于瓦楞纸开槽印刷机而言,前沿送纸机构的送纸精度对于印刷质量而言至关重要,传统的送纸机构均采用高精度机械凸轮机构进行送纸的控制,整套机械凸轮价格上万美元,并且需要经常性的维护,由于磨损而会导致精度的降低,当在不同长度的印刷时都需要机械的反复调校,耗费时间,这使得它成为了系统的瓶颈




* 新方案应用方案

操作界面




  主轴转速显示主轴编码器转速,原点指示显示原点信号,送张张数显示送纸的张数,根据要求可选择隔张送纸还是连续送纸方式,上电自动显示连续送纸方式,其中隔张送纸、连续送纸、送纸开关及原点指示灯有效显示绿色,无效显示红色,送纸开关可以控制伺服送纸,关闭送纸开关,伺服自动回原点,到达原点位置,原点指示绿色。


新方案采用DA200置电子凸轮代替实体机械凸轮,其两者区别如下表:


机械凸轮与电子凸轮比较表 

     机械凸轮 电子凸轮
凸轮结构  旋转一周后,回到原来位置  旋转一周后,不一定回到原来位置,也可能象蚊香一样呈现螺旋形。  
凸轮平滑度 实际加工精细度决定 两点之间由软件插补3次曲线(常州步云5次曲线)
位置准确性 很精确(不产生振动的情况下) 命令很精确,但实际位置因伺服延迟有落后误差
长行程运动 从动轴行程越长,凸轮必须越大,制作不易 表格数据改变即可,容易实现 
主动轴省略 主动轴无法省略 利用驱动器用虚拟轴来模拟外界编码器,P7.01改成虚拟主动轴即可
使用弹性 更改/修改很麻烦,也要银子 重新设定参数即可达到,无实体成本 
维修保养 机械会磨损,必须必须保养 免保养
其他 主动轴占空间,也消耗能源 节省空间,节能环保




电气选型配置:



品牌 功率(KW) 精度 数量/台
交流伺服 英威腾DA200 4.4
1
伺服电机 英威腾 4.4 2500线 1
主编码器 瑞普安华高 
分辨率为1024线 1
触摸屏 昆仑同态

1


方案优势:


1、因采用伺服电子凸轮不会象机械凸轮机构需要经常性的维护,更不会由于出现磨损而会导致精度的降低!
 2、隔张送纸功能:当送纸较长出现"追尾"时,可以启用隔张送功能,在线切换!
3、调试简捷,维护简便,人性化的调机软件,模块化的产品设计使系统简单方便!


4.参数调整和配置


4.1 接线图
 接线1:
 1.1通讯接线:
 昆仑通态:TPC7062TX              英威腾:DA200
 COM2通讯口                          CN3通讯口
 7  RS485+                           4  RS485+
 8  RS485-     &                       5  RS485 -

1.2 接近开关接线

NPN常开接近开关                 CN1端子配线    24v直流开关电源
 原点接近开关黑色信号线                37  DI2
 张数接近开关黑色信号线                34  DI5
 原点/张数接近开关棕色                 2  COM+         24V+
 原点/张数接近开关蓝色                                 24V-

1.3 编码器接线:

瑞普安华高  1024线                    CN5端子配线
 A绿                                10  B+
 /A棕                                9  B-
 5V红                               5  5V
 /B灰                                4  A-
 B白                                3  A+
 0V黑                               12  0V
 /Z橙                               13  Z-
 Z黄                               14  Z+

注:编码器AB相与伺服CN5端子BA相对应,否则工作方向不能啮合。


4.2 伺服参数设置表

P5.10=026(回原点方式选择)
 P5.11=1  (上电自动回原点)
 P3.00=103(上电自动使能)
 P3.01=117(原点开关设置)
 P1.01=300(第一惯量比)
 P1.03=12 (机械刚度设定)
 P2.10=100(速度前馈增益)
 P2.12=100(转矩前馈增益)
 P0.20=4  (位置指令选择电子凸轮)
 P0.18=1307(面板修改P9.71及P9.78参数需先设置此参数)
 P9.71=250(主回路欠压保护值)
 P9.78=250(控制电源欠压保护值)
 P4.34=1  (制动过载检测选择内置)
 P7.01=1  (电子凸轮主动轴来源选择第二编码器)
 P7.02=2  (电子凸轮啮合条件选择第二编码器单圈触发)
 注:设置完上述所有参数,请将伺服重启或者上位机软件重启。


4.3 伺服凸轮设置步骤

4.3.1 软件主界面




4.3.2 菜单-工具-电子凸轮




4.3.3 点击电子凸轮进入欢迎界面




凸轮曲线生成选择高速印刷。

4.3.4 参数设置对需要的参数修改成合适的值




TEP1-机械参数设定主要修改:

凸轮轴直径(ds)=0.1365m   主轴直径=0.48m  主轴编码器分辨率=4096

运行总距离(伺服轴)=20000PUU  凸轮减速比=1: 2   加速距离(S∑)=0.01m 设置结束点击确认! STEP2-曲线规划参数设定不需要修改直接点击确认!点击右下角绘图键!点击下一步,进入下一界面!


4.3.5表格参数下载




凸轮曲线点数选择1000点,点击重新建立表格,点击右下角绘图键!点击下载到控制器。烧写结束请将参数P7.18=0,并将伺服重启或者上位机软件重启。




5.方案总结


• 因采用伺服电子凸轮不会象机械凸轮机构需要经常性的维护,更不会由于出现磨损而会导致精度的降低;
• 隔张送纸功能:当送纸较长出现"追尾"时,可以启用隔张送功能,在线切换;
• 利用内置的高速运算性能和快速响应特性,电子凸轮功能使得DA200在运动精度、输出柔性、速度和加速度控制优势十分明显,一举打破了进口伺服的坚冰,成为行业翘楚。

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